本发明公开了一种用于波纹管内径焊接的焊接头高精度对位方法，涉及波纹管焊接技术领域，包括：支架；升降座，升降座安装于支架上；转动基座，转动基座固定安装于上升降板上方；上转动盘，上转动盘转动连接于转动基座内部；下转动盘，下转动盘转动连接于固定板上方；定位模具，定位模具包括定位上模和定位下模；升降直线电机，升降直线电机固定安装于下底板上端；焊接机械手，焊接机械手固定安装于上基板一侧；焊接组件，焊接组件安装于焊接机械手末端。本发明的优点在于：可实现波纹管焊接时准确定位，同时在焊接之前剔除波纹管工件中不合格品，防止对不合格品进行焊接，造成产品良率下降和焊接资源浪费，可以有效的提高波纹管的焊接良率。
1.一种用于波纹管内径焊接的焊接头高精度对位方法，其特征在于，适用于用于波纹管内径焊接的焊接头高精度对位方法平台；
所述用于波纹管内径焊接的焊接头高精度对位方法平台包括：
支架（1），所述支架（1）包括上基板（101）和下底板（103），所述上基板（101）和下底板（103）之间通过若干支撑柱（102）相互连接；
升降座（2），升降座（2）安装于所述支架（1）上，所述升降座（2）包括固定板（201）、上升降板（202）和下支撑板（203），所述固定板（201）固定安装于上基板（101）上方，所述上升降板（202）和下支撑板（203）之间通过若干导向柱（204）相互连接，所述导向柱（204）贯穿固定板（201）并通过直线轴承（205）与固定板（201）滑动连接；
转动基座（3），转动基座（3）固定安装于所述上升降板（202）上方；
上转动盘（4），上转动盘（4）转动连接于所述转动基座（3）内部；
下转动盘（9），下转动盘（9）转动连接于所述固定板（201）上方，所述下转动盘（9）与上转动盘（4）同轴设置；
定位模具，所述定位模具包括定位上模（5）和定位下模（6），所述定位上模（5）卡接于上转动盘（4）下端中部，所述定位下模（6）卡接于下转动盘（9）上端中部，所述定位模具用于定位夹持波纹管工件（10）；
升降直线电机（11），升降直线电机（11）固定安装于所述下底板（103）上端，所述升降直线电机（11）输出端通过安装座（1101）固定连接于下支撑板（203）下端；
焊接机械手（12），焊接机械手（12）固定安装于所述上基板（101）一侧；
焊接组件（13），焊接组件（13）安装于所述焊接机械手（12）末端，所述焊接组件（13）包括焊接安装板（1301），所述焊接安装板（1301）一侧固定安装有激光焊接器（1302），所述焊接安装板（1301）前侧固定连接有分隔座（1303），所述分隔座（1303）前侧固定连接有视觉安装板（1304），所述视觉安装板（1304）前侧上端固定安装有图像采集装置（1305），所述视觉安装板（1304）前侧下端固定安装有补光装置（1306），所述视觉安装板（1304）中部向前延伸形成传感器支架（13041），所述传感器支架（13041）末端固定安装有3D线扫传感器（1307）；
所述下转动盘（9）下端周表面固定连接有从动齿轮（901），所述固定板（201）下端一侧固定连接有转动电机（7），所述转动电机（7）输出端贯穿固定板（201）并延伸至固定板（201）上方且固定连接有主动齿轮（8），所述主动齿轮（8）与从动齿轮（901）相互啮合；
所述波纹管工件（10）内圈设置有锥形部（1001），所述锥形部（1001）内圈设置有焊接凸缘（1002）；
所述定位下模（6）上端开设有合模定位槽（601），所述合模定位槽（601）内部固定连接有产品定位台（602），所述产品定位台（602）外表面设置为与锥形部（1001）相适配的锥形台（603），所述产品定位台（602）内圈开设有焊接槽（604），所述焊接槽（604）的直径小于焊接凸缘（1002）的内径；
所述定位上模（5）下端固定连接有与合模定位槽（601）相适配的合模定位凸起（501），所述合模定位凸起（501）下端中部固定连接有产品定位压台（502）；
所述激光焊接器（1302）下端固定连接有调节管（13021），所述调节管（13021）末端固定连接有激光焊接头（13022）；
所述用于波纹管内径焊接的焊接头高精度对位方法包括：
将两个波纹管工件进行叠放在定位下模内部的产品定位台中，通过产品定位台外表面的锥形台进行定位波纹管工件；
升降直线电机带动上升降板下降，使定位上模和定位下模合模，进而使产品定位压台与产品定位台相配合压紧固定波纹管工件的焊接凸缘；
通过图像采集装置和3D线扫传感器进行采集焊接槽内侧的图像数据和深度数据；
对图像数据和深度数据进行分析，获得波纹管工件的焊接凸缘尺寸数据，基于焊接凸缘尺寸数据进行计算两个所述波纹管工件的焊接凸缘的内径轮廓；
基于波纹管工件的焊接凸缘的内径轮廓判断波纹管工件的焊接凸缘的内径是否符合标准，若是，则判定波纹管工件为合格件，若否，则判定波纹管工件为不合格件，输出不合格信号；
对于判定为合格件的波纹管工件，基于波纹管工件的焊接凸缘尺寸数据进行计算两个波纹管工件之间的间隙位置高度，记为焊缝高度；
基于焊接凸缘的内径轮廓和焊缝高度进行拟合计算焊接点位置，焊接机械手将激光焊接头移动至焊接点位置进行波纹管焊接；
所述通过图像采集装置和3D线扫传感器进行采集焊接槽内侧的图像数据和深度数据具体包括：建立空间坐标系；
焊接机械手带动图像采集装置和3D线扫传感器移动至采集位置处，开启补光装置对焊接槽内部进行补光；
启动转动电机驱动下转动盘转动，进而带动定位模具转动一周；
按照设定的时间间隔，图像采集装置和3D线扫传感器对焊接槽内部进行图像数据和深度数据采集，获得焊接槽内部的图像数据和深度数据；
所述对图像数据和深度数据进行分析，获得波纹管工件的焊接凸缘尺寸数据，基于焊接凸缘尺寸数据进行计算两个所述波纹管工件的焊接凸缘的内径轮廓具体包括：根据采集位置在空间坐标系中的位置，对采集到的多个深度数据进行换算成空间坐标系中坐标数据，获得多个坐标系数据；
对焊接槽内部的图像数据进行灰度处理，获得若干灰度化图像；
根据灰度化图像中出现的灰度突变点，确定两个所述波纹管工件焊接的凸缘位置，分别记为上凸缘区和下凸缘区；
基于上凸缘区和下凸缘区的位置，从坐标系数据中筛选出上凸缘区和下凸缘区位置对应的坐标数据；
基于上凸缘区和下凸缘区对应的多个坐标数据，进行拟合上凸缘区轮廓和下凸缘区轮廓；
所述基于波纹管工件的焊接凸缘的内径轮廓判断波纹管工件的焊接凸缘的内径是否符合标准具体包括：基于波纹管工件对应的中轴线，对每个上凸缘区和/或下凸缘区对应的坐标数据进行计算该点坐标数据对应的轮廓半径，获得若干个轮廓半径数据；
按照拟合公式，基于轮廓半径数据和波纹管焊接凸缘内径标准尺寸进行计算上凸缘区和/或下凸缘区与标准件的拟合度；
判断上凸缘区和/或下凸缘区与标准件的拟合度是否大于拟合度预设值，若是，则判断为波纹管工件的焊接凸缘的内径符合标准，若否，则判断为波纹管工件的焊接凸缘的内径不符合标准；
其中，所述拟合公式为： 式中，C为上凸缘区和/或下凸缘
区与标准件的拟合度，n为轮廓半径数据的总数量，r0为波纹管焊接凸缘内径标准尺寸，ri为上凸缘区和/或下凸缘区的第i个轮廓半径数据。
2.根据权利要求1所述的一种用于波纹管内径焊接的焊接头高精度对位方法，其特征在于，所述基于波纹管工件的焊接凸缘尺寸数据进行计算两个波纹管工件之间的间隙位置高度具体包括：采集每个上凸缘区和/或下凸缘区对应的坐标数据中的高度坐标值，分别获取若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据；
基于格拉布斯准则对若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据进行分析，筛选出若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据中存在的波动值；
基于若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据中存在的波动值分别判断两个波纹管工件的焊接凸缘内径轮廓的竖直波形是否符合标准；
若是，则将若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据中存在的波动值剔除后求取平均值，分别记为上凸缘区标称高度和下凸缘区标称高度；
将上凸缘区标称高度和下凸缘区标称高度进行求取平均值，即为两个波纹管工件之间的间隙位置高度；
其中，所述格拉布斯准则的表达式为： 式中，Hj为第j个上凸缘区
高度数据或下凸缘区高度数据， 为上凸缘区高度数据或下凸缘区高度数据均值，s为上凸缘区高度数据或下凸缘区高度数据的标准差，bpn为临界值，临界值通过查格拉布斯表确定，若满足格拉布斯准则的计算公式，则Hj为若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据中存在的波动值，否则，Hj为若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据中存在的标准值。
3.根据权利要求2所述的一种用于波纹管内径焊接的焊接头高精度对位方法，其特征在于，所述基于若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据中存在的波动值分别判断两个波纹管工件的焊接凸缘内径轮廓的竖直波形是否符合标准具体包括：获取若干个上凸缘区高度数据和/或若干个下凸缘区高度数据中存在的波动值；
基于波动指标公式计算上凸缘区和/或下凸缘区内径轮廓的竖直波动指标；
判断上凸缘区和/或下凸缘区内径轮廓的竖直波动指标是否大于指标预设值，若是，则判定为波纹管工件的焊接凸缘内径轮廓不符合标准，若否，则判定为波纹管工件的焊接凸缘内径轮廓符合标准；
其中，所述波动指标公式为： 式中，B为上凸缘区或下凸缘区
内径轮廓的竖直波动指标，Hk为若干个上凸缘区高度数据或若干个下凸缘区高度数据中存在的第k个波动值，m为若干个上凸缘区高度数据或若干个下凸缘区高度数据中的波动值总数量， 为上凸缘区高度数据或下凸缘区高度数据均值。
一种用于波纹管内径焊接的焊接头高精度对位平台及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及波纹管焊接技术领域，具体是涉及一种用于波纹管内径焊接的焊接头高精度对位平台及方法。
背景技术
[0002] 焊接波纹管是近年来国内外兴起的一种新型元件，它一般可用来作为敏感元件、密封元件、隔离介质、管路连接以及温度补偿器等。它除了耐压、耐温、耐腐蚀、密封性好等优点外，较之传统成形的波纹管还有两个突出的优点：变形量大，寿命长。
[0003] 它是一种由许多以冲压方式成型的薄型中空膜片，利用精密焊接所制成的高度可弯曲及伸缩的金属管，如图9所示。其组成方式是由两成型中空膜片以同心圆的方式作内缘焊接组成膜片对，再将多个膜片对堆垒一起作外缘焊接组成波纹段，再于两端和端板金属焊接组合成波纹管组，如此便可应外部的需要与其他运动部件一起作往复运动。
[0004] 由于在进行波纹管内径的焊接时，由于其内径凸缘尺寸较小，在进行焊接时难以实现对进行波纹管内径凸缘尺寸的测定，对于波纹管内径存在的不良难以准确的甄别出，难以确定保证焊接时激光焊接头焊接点处于两片波纹管工件的最佳焊接点位，导致焊接良率较低。
发明内容
[0005] 为解决上述技术问题，提供一种用于波纹管内径焊接的焊接头高精度对位平台及方法，本技术方案解决了上述的由于在进行波纹管内径的焊接时，由于其内径凸缘尺寸较小，在进行焊接时难以实现对进行波纹管内径凸缘尺寸的测定，对于波纹管内径存在的不良难以准确的甄别出，难以确定保证焊接时激光焊接头焊接点处于两片波纹管工件的最佳焊接点位，导致焊接良率较低的问题。
[0006] 为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
[0007] 一种用于波纹管内径焊接的焊接头高精度对位平台，包括：
[0008] 支架，所述支架包括上基板和下底板，所述上基板和下底板之间通过若干支撑柱相互连接；
[0009] 升降座，升降座安装于所述支架上，所述升降座包括固定板、上升降板和下支撑板，所述固定板固定安装于上基板上方，所述上升降板和下支撑板之间通过若干导向柱相互连接，所述导向柱贯穿固定板并通过直线轴承与固定板滑动连接；
[0010] 转动基座，转动基座固定安装于所述上升降板上方；
[0011] 上转动盘，上转动盘转动连接于所述转动基座内部；
[0012] 下转动盘，下转动盘转动连接于所述固定板上方，所述下转动盘与上转动盘同轴设置；
[0013] 定位模具，所述定位模具包括定位上模和定位下模，所述定位上模卡接于上转动盘下端中部，所述定位下模卡接于下转动盘上端中部，所述定位模具用于定位夹持波纹管工件；
[0014] 升降直线电机，升降直线电机固定安装于所述下底板上端，所述升降直线电机输出端通过安装座固定连接于下支撑板下端；
[0015] 焊接机械手，焊接机械手固定安装于所述上基板一侧；
[0016] 焊接组件，焊接组件安装于所述焊接机械手末端，所述焊接组件包括焊接安装板，所述焊接安装板一侧固定安装有激光焊接器，所述焊接安装板前侧固定连接有分隔座，所述分隔座前侧固定连接有视觉安装板，所述视觉安装板前侧上端固定安装有图像采集装置，所述视觉安装板前侧下端固定安装有补光装置，所述视觉安装板中部向前延伸形成传感器支架，所述传感器支架末端固定安装有D线扫传感器。
[0017] 优选的，所述下转动盘下端周表面固定连接有从动齿轮，所述固定板下端一侧固定连接有转动电机，所述转动电机输出端贯穿固定板并延伸至固定板上方且固定连接有主动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮相互啮合。
[0018] 优选的，所述波纹管工件内圈设置有锥形部，所述锥形部内圈设置有焊接凸缘。
[0019] 优选的，所述定位下模上端开设有合模定位槽，所述合模定位槽内部固定连接有产品定位台，所述产品定位台外表面设置为与锥形部相适配的锥形台，所述产品定位台内圈开设有焊接槽，所述焊接槽的直径小于焊接凸缘的内径。
[0020] 优选的，所述定位上模下端固定连接有与合模定位槽相适配的合模定位凸起，所述合模定位凸起下端中部固定连接有产品定位压台。
[0021] 优选的，所述激光焊接器下端固定连接有调节管，所述调节管末端固定连接有激光焊接头。
[0022] 进一步的，提出一种用于波纹管内径焊接的焊接头高精度对位方法，适用于如上述的用于波纹管内径焊接的焊接头高精度对位平台，包括：
[0023] 将两个波纹管工件进行叠放在定位下模内部的产品定位台中，通过产品定位台外表面的锥形台进行定位波纹管工件；
[0024] 升降直线电机带动上升降板下降，使定位上模和定位下模合模，进而使产品定位压台与产品定位台相配合压紧固定波纹管工件的焊接凸缘；
[0025] 通过图像采集装置和3D线扫传感器进行采集焊接槽内侧的图像数据和深度数据；
[0026] 对图像数据和深度数据进行分析，获得波纹管工件的焊接凸缘尺寸数据，基于焊接凸缘尺寸数据进行计算两个所述波纹管工件的焊接凸缘的内径轮廓；
[0027] 基于波纹管工件的焊接凸缘的内径轮廓判断波纹管工件的焊接凸缘的内径是否符合标准，若是，则判定波纹管工件为合格件，若否，则判定波纹管工件为不合格件，输出不合格信号；
[0028] 对于判定为合格件的波纹管工件，基于波纹管工件的焊接凸缘尺寸数据进行计算两个波纹管工件之间的间隙位置高度，记为焊缝高度；
[0029] 基于焊接凸缘的内径轮廓和焊缝高度进行拟合计算焊接点位置，焊接机械手将激光焊接头移动至焊接点位置进行波纹管焊接。
[0030] 可选的，所述通过图像采集装置和3D线扫传感器进行采集焊接槽内侧的图像数据和深度数据具体包括：
[0031] 建立空间坐标系；
[0032] 焊接机械手带动图像采集装置和3D线扫传感器移动至采集位置处，开启补光装置对焊接槽内部进行补光；
[0033] 启动转动电机驱动下转动盘转动，进而带动定位模具转动一周；
[0034] 按照设定的时间间隔，图像采集装置和3D线扫传感器对焊接槽内部进行图像数据和深度数据采集，获得焊接槽内部的图像数据和深度数据。
[0035] 可选的，所述对图像数据和深度数据进行分析，获得波纹管工件的焊接凸缘尺寸数据，基于焊接凸缘尺寸数据进行计算两个所述波纹管工件的焊接凸缘的内径轮廓具体包括：
[0036] 根据采集位置在空间坐标系中的位置，对采集到的多个深度数据进行换算成空间坐标系中坐标数据，获得多个坐标系数据；
[0037] 对焊接槽内部的图像数据进行灰度处理，获得若干灰度化图像；
[0038] 根据灰度化图像中出现的灰度突变点，确定两个所述波纹管工件焊接的凸缘位置，分别记为上凸缘区和下凸缘区；
[0039] 基于上凸缘区和下凸缘区的位置，从坐标系数据中筛选出上凸缘区和下凸缘区位置对应的坐标数据；
[0040] 基于上凸缘区和下凸缘区对应的多个坐标数据，进行拟合上凸缘区轮廓和下凸缘区轮廓。
[0041] 可选的，所述基于波纹管工件的焊接凸缘的内径轮廓判断波纹管工件的焊接凸缘的内径是否符合标准具体包括：
[0042] 基于波纹管工件对应的中轴线，对每个上凸缘区和/或下凸缘区对应的坐标数据进行计算该点坐标数据对应的轮廓半径，获得若干个轮廓半径数据；
[0043] 按照拟合公式，基于轮廓半径数据和波纹管焊接凸缘内径标准尺寸进行计算上凸缘区和/或下凸缘区与标准件的拟合度；
[0044] 判断上凸缘区和/或下凸缘区与标准件的拟合度是否大于拟合度预设值，若是，则判断为波纹管工件的焊接凸缘的内径符合标准，若否，则判断为波纹管工件的焊接凸缘的内径不符合标准；
[0045] 其中，所述拟合公式为： 式中，C为上凸缘区和/或下凸缘区与标准件的拟合度，n为轮廓半径数据的总数量，r0为波纹管焊接凸缘内径标准尺寸，ri为上凸缘区和/或下凸缘区的第i个轮廓半径数据。
[0046] 可选的，所述基于波纹管工件的焊接凸缘尺寸数据进行计算两个波纹管工件之间的间隙位置高度具体包括：
[0047] 采集每个上凸缘区和/或下凸缘区对应的坐标数据中的高度坐标值，分别获取若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据；
[0048] 基于格拉布斯准则对若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据进行分析，筛选出若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据中存在的波动值；
[0049] 基于若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据中存在的波动值分别判断两个波纹管工件的焊接凸缘内径轮廓的竖直波形是否符合标准；
[0050] 若是，则将若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据中存在的波动值剔除后求取平均值，分别记为上凸缘区标称高度和下凸缘区标称高度；
[0051] 若否，则判定波纹管工件的内径轮廓波动过大；
[0052] 将上凸缘区标称高度和下凸缘区标称高度进行求取平均值，即为两个波纹管工件之间的间隙位置高度；
[0053] 其中，所述格拉布斯准则的表达式为： 式中，Hj为第j个上凸缘区高度数据或下凸缘区高度数据， 为上凸缘区高度数据或下凸缘区高度数据均值，s为上凸缘区高度数据或下凸缘区高度数据的标准差，bpn为临界值，临界值通过查格拉布斯表确定，若满足格拉布斯准则的计算公式，则Hj为若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据中存在的波动值，否则，Hj为若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据中存在的标准值。
[0054] 可选的，所述基于若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据中存在的波动值分别判断两个波纹管工件的焊接凸缘内径轮廓的竖直波形是否符合标准具体包括：
[0055] 获取若干个上凸缘区高度数据和/或若干个下凸缘区高度数据中存在的波动值；
[0056] 基于波动指标公式计算上凸缘区和/或下凸缘区内径轮廓的竖直波动指标；
[0057] 判断上凸缘区和/或下凸缘区内径轮廓的竖直波动指标是否大于指标预设值，若是，则判定为波纹管工件的焊接凸缘内径轮廓不符合标准，若否，则判定为波纹管工件的焊接凸缘内径轮廓符合标准；
[0058] 其中，所述波动指标公式为： 式中，B为上凸缘区或下凸缘区内径轮廓的竖直波动指标，Hk为若干个上凸缘区高度数据或若干个下凸缘区高度数据中存在的第k个波动值，m为若干个上凸缘区高度数据或若干个下凸缘区高度数据中的波动值总数量， 为上凸缘区高度数据或下凸缘区高度数据均值。
[0059] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0060] 本发明提出一种用于波纹管内径焊接的焊接头高精度对位平台及方法，采用与波纹管工件相适配的定位下模进行波纹管工件的预定位，之后采用定位上模对波纹管工件进行压紧固定，实现针对于两个波纹管工件的精准定位，之后通过图像采集装置和3D线扫传感器进行采集波纹管工件定位之后的焊接凸缘位置数据，根据焊接凸缘位置数据进行判断波纹管工件的是否合格，并对合格的波纹管工件进行计算焊接点位置，焊接机械手将激光焊接头移动至焊接点位置，之后通过下转动盘带动定位模具进行转动，使波纹管工件转动，进而使激光焊接头对波纹管工件进行环向焊接，本方案可精准识别波纹管工件的尺寸，并有效的在焊接之前剔除波纹管工件中不合格品，防止对不合格品进行焊接，造成产品良率下降和焊接资源浪费，可以有效的提高波纹管的焊接良率。
附图说明
[0061] 图1为本发明中的用于波纹管内径焊接的焊接头高精度对位平台的立体结构示意图；
[0062] 图2为本发明中的支架和升降座的组装结构示意图；
[0063] 图3为本发明中的升降座内部的组装结构示意图；
[0064] 图4为本发明中的另一视角下的升降座内部的组装结构示意图；
[0065] 图5为本发明中的上转动盘与上定位模的组装结构示意图；
[0066] 图6为本发明中的下转动盘与下定位模的组装结构示意图；
[0067] 图7为本发明中的定位模具的结构示意图；
[0068] 图8为本发明中的上定位模的立体结构示意图；
[0069] 图9为本发明中的波纹管工件的立体结构示意图；
[0070] 图10为图9中A处的局部放大示意图；
[0071] 图11为本发明中的焊接组件的立体结构示意图；
[0072] 图12为本发明中提出的用于波纹管内径焊接的焊接头高精度对位方法流程图；
[0073] 图13为本发明中的图像数据和深度数据的采集方法流程图；
[0074] 图14为本发明中的焊接凸缘的内径轮廓的计算方法流程图；
[0075] 图15为本发明中判断波纹管工件的焊接凸缘的内径是否符合标准的方法流程图；
[0076] 图16为本发明中计算两个波纹管工件之间的间隙位置高度的方法流程图；
[0077] 图17为本发明中判断两个波纹管工件的焊接凸缘内径轮廓的竖直波形是否符合标准的方法流程图。
[0078] 图中标号为：
[0079] 支架；101、上基板；102、支撑柱；103、下底板；
[0080] 升降座；201、固定板；202、上升降板；203、下支撑板；204、导向柱；
[0081] 转动基座；
[0082] 上转动盘；
[0083] 定位上模；501、合模定位凸起；502、产品定位压台；
[0084] 定位下模；601、合模定位槽；602、产品定位台；603、锥形台；604、焊接槽；
[0085] 转动电机；
[0086] 主动齿轮；
[0087] 下转动盘；901、从动齿轮；
[0088] 波纹管工件；1001、锥形部；1002、焊接凸缘；
[0089] 升降直线电机；1101、安装座；
[0090] 焊接机械手；
[0091] 焊接组件；1301、焊接安装板；1302、激光焊接器；13021、调节管；13022、激光焊接头；1303、分隔座；1304、视觉安装板；13041、传感器支架；1305、图像采集装置；1306、补光装置；1307、3D线扫传感器。
具体实施方式
[0092] 以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
[0093] 参照图1‑11所示，一种用于波纹管内径焊接的焊接头高精度对位平台，包括：
[0094] 支架1，支架1包括上基板101和下底板103，上基板101和下底板103之间通过若干支撑柱102相互连接；
[0095] 升降座2，升降座2安装于支架1上，升降座2包括固定板201、上升降板202和下支撑板203，固定板201固定安装于上基板101上方，上升降板202和下支撑板203之间通过若干导向柱204相互连接，导向柱204贯穿固定板201并通过直线轴承205与固定板201滑动连接；
[0096] 转动基座3，转动基座3固定安装于上升降板202上方；
[0097] 上转动盘4，上转动盘4转动连接于转动基座3内部；
[0098] 下转动盘9，下转动盘9转动连接于固定板201上方，下转动盘9与上转动盘4同轴设置；
[0099] 定位模具，定位模具包括定位上模5和定位下模6，定位上模5卡接于上转动盘4下端中部，定位下模6卡接于下转动盘9上端中部，定位模具用于定位夹持波纹管工件10，波纹管工件10内圈设置有锥形部1001，锥形部1001内圈设置有焊接凸缘1002，定位下模6上端开设有合模定位槽601，合模定位槽601内部固定连接有产品定位台602，产品定位台602外表面设置为与锥形部1001相适配的锥形台603，产品定位台602内圈开设有焊接槽604，焊接槽604的直径小于焊接凸缘1002的内径，定位上模5下端固定连接有与合模定位槽601相适配的合模定位凸起501，合模定位凸起501下端中部固定连接有产品定位压台502；
[0100] 升降直线电机11，升降直线电机11固定安装于下底板103上端，升降直线电机11输出端通过安装座1101固定连接于下支撑板203下端；
[0101] 焊接机械手12，焊接机械手12固定安装于上基板101一侧；
[0102] 焊接组件13，焊接组件13安装于焊接机械手12末端，焊接组件13包括焊接安装板1301，焊接安装板1301一侧固定安装有激光焊接器1302，激光焊接器1302下端固定连接有调节管13021，调节管13021末端固定连接有激光焊接头13022，焊接安装板1301前侧固定连接有分隔座1303，分隔座1303前侧固定连接有视觉安装板1304，视觉安装板1304前侧上端固定安装有图像采集装置1305，视觉安装板1304前侧下端固定安装有补光装置1306，视觉安装板1304中部向前延伸形成传感器支架13041，传感器支架13041末端固定安装有3D线扫传感器1307。
[0103] 上述用于波纹管内径焊接的焊接头高精度对位平台的使用过程为：
[0104] 步骤一：升降直线电机11带动上升降板202上升，进而带动定位上模5上移，使定位上模5和定位下模6开模，将两个波纹管工件10进行叠放在定位下模6内部的产品定位台602中，通过产品定位台602外表面的锥形台603进行定位波纹管工件10；
[0105] 步骤二：升降直线电机11带动上升降板202下降，使定位上模5和定位下模6合模，进而使产品定位压台502与产品定位台602相配合压紧固定波纹管工件10的焊接凸缘1002；
[0106] 步骤三：焊接机械手12带动图像采集装置1305和3D线扫传感器1307移动至采集位置处，开启补光装置1306对焊接槽内部进行补光，转动下转动盘9，进而带动定位模具转动一周，按照设定的时间间隔，图像采集装置1305和3D线扫传感器1307对焊接槽内部进行图像数据和深度数据采集，获得焊接槽内部的图像数据和深度数据；
[0107] 步骤四：基于焊接槽内部的图像数据和深度数据进行分析焊接点位置，焊接机械手12将激光焊接头13022移动至焊接点位置；
[0108] 步骤五：启动激光焊接器1302，同时转动下转动盘9带动定位模具进行转动，使波纹管工件10转动，进而使激光焊接头13022对波纹管工件10进行环向焊接。
[0109] 在一些实施例中，下转动盘9下端周表面固定连接有从动齿轮901，固定板201下端一侧固定连接有转动电机7，转动电机7输出端贯穿固定板201并延伸至固定板201上方且固定连接有主动齿轮8，主动齿轮8与从动齿轮901相互啮合。
[0110] 在本实施例中，采用转动电机7配合齿轮组进行驱动下转动盘9转动，工作时，启动转动电机7，带动主动齿轮8进行转动，主动齿轮8通过与从动齿轮901的啮合关系，将转动扭矩转动至下转动盘9，进而带动下转动盘9实现转动。
[0111] 再进一步的，请参阅图12所示，本方案还提出一种用于波纹管内径焊接的焊接头高精度对位方法，包括：
[0112] 将两个波纹管工件进行叠放在定位下模内部的产品定位台中，通过产品定位台外表面的锥形台进行定位波纹管工件；
[0113] 升降直线电机带动上升降板下降，使定位上模和定位下模合模，进而使产品定位压台与产品定位台相配合压紧固定波纹管工件的焊接凸缘；
[0114] 通过图像采集装置和3D线扫传感器进行采集焊接槽内侧的图像数据和深度数据；
[0115] 对图像数据和深度数据进行分析，获得波纹管工件的焊接凸缘尺寸数据，基于焊接凸缘尺寸数据进行计算两个波纹管工件的焊接凸缘的内径轮廓；
[0116] 基于波纹管工件的焊接凸缘的内径轮廓判断波纹管工件的焊接凸缘的内径是否符合标准，若是，则判定波纹管工件为合格件，若否，则判定波纹管工件为不合格件，输出不合格信号；
[0117] 对于判定为合格件的波纹管工件，基于波纹管工件的焊接凸缘尺寸数据进行计算两个波纹管工件之间的间隙位置高度，记为焊缝高度；
[0118] 基于焊接凸缘的内径轮廓和焊缝高度进行拟合计算焊接点位置，焊接机械手将激光焊接头移动至焊接点位置进行波纹管焊接。
[0119] 采用与波纹管工件相适配的定位下模进行波纹管工件的预定位，之后采用定位上模对波纹管工件进行压紧固定，实现针对于两个波纹管工件的精准定位，之后通过图像采集装置和3D线扫传感器进行采集波纹管工件定位之后的焊接凸缘位置数据，根据焊接凸缘位置数据进行判断波纹管工件的是否合格，可精准识别波纹管工件的尺寸，并有效的在焊接之前剔除波纹管工件中不合格品，并对合格的波纹管工件进行计算焊接点位置，焊接机械手将激光焊接头移动至焊接点位置，之后通过下转动盘带动定位模具进行转动，使波纹管工件转动，进而使激光焊接头对波纹管工件进行环向焊接。
[0120] 请参阅图13所示通过图像采集装置和3D线扫传感器进行采集焊接槽内侧的图像数据和深度数据具体包括：
[0121] 建立空间坐标系；
[0122] 焊接机械手带动图像采集装置和3D线扫传感器移动至采集位置处，开启补光装置对焊接槽内部进行补光；
[0123] 启动转动电机驱动下转动盘转动，进而带动定位模具转动一周；
[0124] 按照设定的时间间隔，图像采集装置和3D线扫传感器对焊接槽内部进行图像数据和深度数据采集，获得焊接槽内部的图像数据和深度数据。
[0125] 请参阅图14所示，对图像数据和深度数据进行分析，获得波纹管工件的焊接凸缘尺寸数据，基于焊接凸缘尺寸数据进行计算两个波纹管工件的焊接凸缘的内径轮廓具体包括：
[0126] 根据采集位置在空间坐标系中的位置，对采集到的多个深度数据进行换算成空间坐标系中坐标数据，获得多个坐标系数据；
[0127] 对焊接槽内部的图像数据进行灰度处理，获得若干灰度化图像；
[0128] 根据灰度化图像中出现的灰度突变点，确定两个波纹管工件焊接的凸缘位置，分别记为上凸缘区和下凸缘区；
[0129] 基于上凸缘区和下凸缘区的位置，从坐标系数据中筛选出上凸缘区和下凸缘区位置对应的坐标数据；
[0130] 基于上凸缘区和下凸缘区对应的多个坐标数据，进行拟合上凸缘区轮廓和下凸缘区轮廓。
[0131] 由于波纹管工件的焊接凸缘尺寸较小，因此本方案在进行采集上下两个波纹管工件的焊接凸缘尺寸数据时，首先使用图像采集装置进行采集焊接槽内部的图像，之后通过焊接凸缘相对焊接槽内周表面凸出以及两个波纹管工件的焊接凸缘之间存在的间隙导致的灰度突变点，进行确定两个波纹管工件的焊接凸缘以及两个波纹管工件的焊接凸缘之间的分隔线，进而实现对于上凸缘区和下凸缘区位置的精准识别分隔，通过确定的上凸缘区和下凸缘区位置，对3D线扫传感器采集的深度数据进行精准的识别转化，获得上凸缘区和下凸缘区对应的多个坐标数据，进而拟合出上凸缘区轮廓和下凸缘区轮廓。
[0132] 请参阅图15所示，基于波纹管工件的焊接凸缘的内径轮廓判断波纹管工件的焊接凸缘的内径是否符合标准具体包括：
[0133] 基于波纹管工件对应的中轴线，对每个上凸缘区和/或下凸缘区对应的坐标数据进行计算该点坐标数据对应的轮廓半径，获得若干个轮廓半径数据；
[0134] 按照拟合公式，基于轮廓半径数据和波纹管焊接凸缘内径标准尺寸进行计算上凸缘区和/或下凸缘区与标准件的拟合度；
[0135] 判断上凸缘区和/或下凸缘区与标准件的拟合度是否大于拟合度预设值，若是，则判断为波纹管工件的焊接凸缘的内径符合标准，若否，则判断为波纹管工件的焊接凸缘的内径不符合标准；
[0136] 其中，拟合公式为： 式中，C为上凸缘区和/或下凸缘区与标准件的拟合度，n为轮廓半径数据的总数量，r0为波纹管焊接凸缘内径标准尺寸，ri为上凸缘区和/或下凸缘区的第i个轮廓半径数据。
[0137] 通过计算每一个坐标数据对应的轮廓半径与标准件的焊接凸缘的内径之间的差值比例来计算上凸缘区和/或下凸缘区的内径轮廓与波纹管焊接凸缘标准轮廓之间的拟合度，拟合度越高，代表该波纹管工件越接近标准件，反之，则拟合度越低，代表该波纹管工件越远离标准件，可以理解的是，通过对波纹管内径轮廓的计算，可有效的将内径尺寸不合格的波纹管工件进行剔除，进而保证进行焊接时的波纹管工件均为标准的合格件，进而保证波纹管的焊接质量。
[0138] 请参阅图16所示，基于波纹管工件的焊接凸缘尺寸数据进行计算两个波纹管工件之间的间隙位置高度具体包括：
[0139] 采集每个上凸缘区和/或下凸缘区对应的坐标数据中的高度坐标值，分别获取若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据；
[0140] 基于格拉布斯准则对若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据进行分析，筛选出若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据中存在的波动值；
[0141] 基于若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据中存在的波动值分别判断两个波纹管工件的焊接凸缘内径轮廓的竖直波形是否符合标准；
[0142] 若是，则将若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据中存在的波动值剔除后求取平均值，分别记为上凸缘区标称高度和下凸缘区标称高度；
[0143] 若否，则判定波纹管工件的内径轮廓波动过大；
[0144] 将上凸缘区标称高度和下凸缘区标称高度进行求取平均值，即为两个波纹管工件之间的间隙位置高度；
[0145] 其中，格拉布斯准则的表达式为： 式中，Hj为第j个上凸缘区高度数据或下凸缘区高度数据， 为上凸缘区高度数据或下凸缘区高度数据均值，s为上凸缘区高度数据或下凸缘区高度数据的标准差，bpn为临界值，临界值通过查格拉布斯表确定，若满足格拉布斯准则的计算公式，则Hj为若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据中存在的波动值，否则，Hj为若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据中存在的标准值。
[0146] 通过格拉布斯准则将上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据中存在的波动值进行剔除，并分别计算出上凸缘区标称高度和下凸缘区标称高度，再进行计算波纹管工件之间的间隙位置高度，在进行焊接时，保证焊接点的高度保持在波纹管工件之间的间隙位置高度位置处，可保证两侧波纹管工件的焊接凸缘处于相同焊接温度下，进而保证两侧波纹管工件的焊接均匀性，可有效的保持波纹管工件焊接质量。
[0147] 请参阅图17所示，基于若干个上凸缘区高度数据和若干个下凸缘区高度数据中存在的波动值分别判断两个波纹管工件的焊接凸缘内径轮廓的竖直波形是否符合标准具体包括：
[0148] 获取若干个上凸缘区高度数据和/或若干个下凸缘区高度数据中存在的波动值；
[0149] 基于波动指标公式计算上凸缘区和/或下凸缘区内径轮廓的竖直波动指标；
[0150] 判断上凸缘区和/或下凸缘区内径轮廓的竖直波动指标是否大于指标预设值，若是，则判定为波纹管工件的焊接凸缘内径轮廓不符合标准，若否，则判定为波纹管工件的焊接凸缘内径轮廓符合标准。
[0151] 其中，波动指标公式为： 式中，B为上凸缘区或下凸缘区内径轮廓的竖直波动指标，Hk为若干个上凸缘区高度数据或若干个下凸缘区高度数据中存在的第k个波动值，m为若干个上凸缘区高度数据或若干个下凸缘区高度数据中的波动值总数量， 为上凸缘区高度数据或下凸缘区高度数据均值。
[0152] 可以理解的是，若波纹管凸缘内径波动过大，易导致上下波纹管工件之间的间隙过大，在进行焊接时，难以形成稳定良好的焊缝，因此在进行焊接前需要对波纹管凸缘内径波动过大的波纹管工件进行剔除；
[0153] 通过对所有波动值与高度数据均值差值进行求和，以此值来衡量波纹管焊接凸缘的波动性，该值越大，代表波动值与高度数据均值之间的差距越大，波纹管焊接凸缘的波动越严重。
[0154] 综上所述，本发明的优点在于：可精准识别波纹管工件的尺寸，实现波纹管焊接时准确定位，在焊接之前剔除波纹管工件中不合格品，防止对不合格品进行焊接，造成产品良率下降和焊接资源浪费，可以有效的提高波纹管的焊接良率。
[0155] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
